DE102005043010A1 - Decimating filter cascade with minimized settling time after reinitialization - Google Patents

Decimating filter cascade with minimized settling time after reinitialization Download PDF

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Abstract

Eine Filterkaskade besteht aus mindestens einem Filterpfad (FP¶1¶; FP¶2¶) mit jeweils mindestens einem dezimierenden Filter (F¶0¶, F¶1¶, F¶2¶, ..., F¶N-1¶). Der Eingang der Filterkaskade wird von einem abgetasteten Eingangssignal (X¶0¶(k¶0¶)) mit mehreren durch mindestens einen ungültigen Abtastwert voneinander getrennten gültigen Signalabschnitten beaufschlagt. Jedes dezimierende Filter (F¶0¶, F¶1¶, F¶2¶, ..., F¶N-1¶) wird jeweils zu Beginn eines gültigen Signalabschnitts reinitialisiert und erzeugt anschließend nach einer minimalen Anzahl von Abtastwerten des am Eingang (E) der Filterkaskade anliegenden Eingangssignals (y¶0¶(k¶0¶)) jeweils am Filterausgang (A¶0¶, A¶1¶, A¶2¶, ..., A¶N-1¶) einen eingeschwungenen Abtastwert, wobei die minimale Anzahl von Abtastwerten der um den Faktor 1 reduzierten Filterlänge DOLLAR I1 des jeweiligen Filterpfads (FP¶1¶, FP¶2¶) entspricht.A filter cascade consists of at least one filter path (FP¶1¶; FP¶2¶) each with at least one decimating filter (F¶0¶, F¶1¶, F¶2¶, ..., F¶N-1¶ ). The input of the filter cascade is acted upon by a sampled input signal (X¶0¶ (k¶0¶)) with several valid signal sections separated from each other by at least one invalid sampling value. Each decimating filter (F¶0¶, F¶1¶, F¶2¶, ..., F¶N-1¶) is reinitialized at the beginning of a valid signal section and then generates the at the input after a minimum number of samples (E) the input signal present in the filter cascade (y¶0¶ (k¶0¶)) at the filter output (A¶0¶, A¶1¶, A¶2¶, ..., A¶N-1¶) steady sample value, whereby the minimum number of sample values corresponds to the filter length DOLLAR I1 of the respective filter path (FP¶1¶, FP¶2¶) reduced by a factor of 1.

Description

Die Erfindung betrifft eine dezimierende Filterkaskade mit minimierter Einschwingzeit nach Reinitialisierung.The The invention relates to a decimating filter cascade with minimized Settling time after reinitialization.

In der digitalen Signalverarbeitung gibt es zahlreiche Anwendungen, in denen die Abtastfrequenz des abgetasteten Signals verringert werden muss. Hierzu werden dezimierende Filter eingesetzt, die sich in Transversal- und Polyphasenfilter unterteilen.In There are many applications in digital signal processing in which the sampling frequency of the sampled signal is reduced must become. Decimating filters are used for this purpose divide into transversal and polyphase filters.

Reale Polyphasenfilter, die im folgenden betrachtet werden, können durch ein Ersatzschaltbild mit einer Serienschaltung aus einem nicht dezimierenden Filter NDF und einem idealen Polyphasendezimator PPD beschrieben werden. Gemäß 1 ist das nicht dezimierende Filter NDF beispielsweise als Finite-Impulse-Response-Filter (FIR-Filter) mit einer Übertragungsfunktion h(k) und einer Filterlänge L realisiert. Alternativ kann für das nicht dezimierende Filter auch ein Infinite-Impulse-Response-Filter (IIR-Filter) oder ein Cascaded-Integrator-Comb-Filter (CIC-Filter) eingesetzt werden. Der dazu in Serie geschaltete ideale Polyphasendezimator PPD führt eine Reduzierung der Abtastfrequenz fa,in seines Eingangssignals um einen Dezimationsfaktor

Figure 00010001
in eine Abtastfrequenz fa,out seines Ausgangssignals durch. Über die Polyphasenkomponente p wird vom idealen Polyphasendezimator PPD der Phasenversatz des Ausgangssignals gegenüber dem Eingangssignal in Anzahl von Abtastzeitpunkten eingestellt. 2 zeigt für ein gegebenes Eingangssignal xDezimator(k) das von einem idealen Polyphasendezimator PPD erzeugte abtastratenreduzierte Ausgangssignal yDEZIMATOR(l) für einen Dezimationsfaktor R = 3 und eine Polyphasenkomponente von p = 0, p = 1 und p = 2.Real polyphase filters, which will be considered below, can be described by an equivalent circuit with a series circuit of a non-decimating filter NDF and an ideal polyphase decimator PPD. According to 1 For example, the non-decimating filter NDF is implemented, for example, as a finite-impulse-response (FIR) filter with a transfer function h (k) and a filter length L. Alternatively, an infinite impulse response filter (IIR filter) or a cascaded integrator comb filter (CIC filter) can also be used for the non-decimating filter. The ideal polyphase decimator PPD connected in series leads to a reduction of the sampling frequency f a, in its input signal by a decimation factor
Figure 00010001
in a sampling frequency f a, out of its output signal. About the polyphase component p is set by the ideal Polyphasendezimator PPD, the phase offset of the output signal to the input signal in number of sampling times. 2 For a given input signal x decimator (k), the sample rate reduced output signal y DECIMATOR (l) generated by an ideal polyphase decimator PPD is given for a decimation factor R = 3 and a polyphase component of p = 0, p = 1 and p = 2.

Die Filterung des abgetasteten Eingangssignals in einem FIR-Filter NDF bewirkt, daß das resultierende Ausgangssignal aufgrund der Faltung des abgetasteten Eingangssignals mit der Impulsantwort h(k) des FIR-Filters NDF erst nach einer bestimmten Anzahl von Abtastzeitpunkten einen "korrekten Wert" aufweist und somit eingeschwungen ist. Dieser Einschwingvorgang ist nach insgesamt L – 1 Abtastzeitpunkten abgeschlossen, wobei L die Filterlänge des FIR-Filters NDF ist. Durch die Kombination des FIR-Filters NDF mit dem idealen Polyphasendezimator PPD ergibt sich, wie weiter unten noch im Detail gezeigt wird, eine weitere Verschlechterung des Einschwingvorgangs.The Filtering the sampled input signal in a FIR filter NDF causes the resulting output due to the convolution of the sampled Input signal with the impulse response h (k) of the FIR filter NDF first after a certain number of sampling times has a "correct value" and thus has settled. This transient is after total L - 1 Sampling times completed, where L is the filter length of FIR filters NDF is. By combining the FIR filter NDF with the ideal polyphase decoder PPD results, as below will be shown in detail, a further deterioration of the transient process.

In der Spektrumanalyse kann nach einer Abwärtsmischung von der Zwischenfrequenz ins Basisband, einer Empfangsfilterung und einer starken Abtastratenreduzierung die minimale Bandbreite des sogenannten VIDEO-Filters abhängig von der Messung beispielsweise 1 Hz betragen, so daß die Abtastrate des Signals am Ausgang der Filterkaskade entsprechend niedrig ist. Insbesondere bei derart niedrigen Abtastraten des Signals am Ausgang der Filterkaskade kann die Messzeit durch eine optimale Wahl der Polyphasenkomponente verkürzt werden.In the spectrum analysis may be after a down-conversion from the intermediate frequency to baseband, receive filtering and a strong sample rate reduction the minimum bandwidth of the so-called VIDEO filter depends on The measurement may be, for example, 1 Hz, so that the sampling rate of the signal at the output of the filter cascade is correspondingly low. Especially at such low sample rates of the signal at the output of the filter cascade the measuring time can be shortened by an optimal choice of the polyphase component.

Hinzukommt, daß in vielen Messanwendungen wie beispielsweise in der Spektrumsanalyse sogenannte gegatete Messungen durchgeführt werden, in denen mehrere Signalabschnitte mit gültigen Meßwerten von Signalabschnitten mit ungültigen Meßwerten unterbrochen sind. Jeder neue Signalabschnitt, in dem gültige Meßwerte vorliegen, stellt für die dezimierende Filterkaskade eine neue Anregung dar, die zu einem neuen Einschwingvorgang der dezimierenden Filterkaskade führt. Im Gegensatz zum ersten gültigen Signalabschnitt, in denen die dezimierende Filterkaskade vorab keine Anregung durch ungültige Meßwerte erfährt, wird die dezimierende Filterkaskade in allen nachfolgenden gültigen Signalabschnitten vorab mit ungültigen Meßwerten fälschlicherweise angeregt und zum Zeitpunkt des Einsetzens des gültigen Signalabschnitts in einen Filterzustand überführt, der nicht dem originären Filterzustand zu Beginn des ersten gültigen Signalabschnitts entspricht und deshalb zu einer weiteren Verschlechterung der Einschwingzeit der dezimierenden Filterkaskade führen kann.Come in addition, that in many measurement applications such as spectrum analysis so-called gated measurements are carried out in which several Signal sections with valid Measured values of Signal sections with invalid readings are interrupted. Each new signal section containing valid measured values represents for the decimating filter cascade is a new stimulus that leads to a new transient of the decimating filter cascade leads. in the Contrary to the first valid Signal section in which the decimating filter cascade beforehand no Suggestion by invalid readings learns becomes the decimating filter cascade in all subsequent valid signal sections in advance with invalid Measured values wrongly excited and at the time of insertion of the valid signal section in converts a filter state, the not the original filter condition at the beginning of the first valid Signal section corresponds and therefore to a further deterioration the settling time of the decimating filter cascade can lead.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Einschwingzeit einer dezimierenden Filterkaskade, insbesondere auch für den Anwendungsfall von gegateten Messsungen, zu minimieren.task The invention is therefore the settling time of a decimating Filter cascade, especially for the application of gated Measurements, to minimize.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The The object is solved by the features of claim 1. The dependent claims contain advantageous developments of the invention.

Als Bedingung für eine minimierte Einschwingzeit des dezimierenden Filters beziehungsweise der dezimierenden Filterkaskade wird die Einschwingzeit eines FIR-Filters NDF herangezogen, die einer Anzahl von Abtastzeitpunkten des Ausgangssignals in Höhe der um den Faktor 1 reduzierten Filterlänge L entspricht.When Condition for a minimized settling time of the decimating filter or The decimating filter cascade becomes the settling time of an FIR filter NDF, the number of sampling times of the output signal in height the reduced by a factor of 1 filter length L corresponds.

Handelt es sich um ein einziges dezimierendes Filter, so ergibt sich erfindungsgemäß die Polyphasenkomponente p des idealen Polyphasendezimators PPD für eine minimale Einschwingzeit des dezimierenden Filters als Rest der Modulo-Division der um den Faktor 1 reduzierten Filterlänge L durch den Dezimationsfaktor R. Bei einer derartigen Belegung der Polyphasenkomponente p kommt genau ein Abtastwert des Ausgangssignals des dezimierenden Filters auf denjenigen Abtastzeitpunkt des Eingangssignals des dezimierenden Filters zu liegen, der um insgesamt L – 1 Abtastzeitpunkte vom Beginn der Anregung des dezimierenden Filters entfernt liegt und damit zum frühestmöglichen Zeitpunkt eingeschwungen ist.These it is a single decimating filter, according to the invention results in the polyphase component p of the ideal polyphase decimator PPD for a minimum settling time of the decimating filter as the remainder of the modulo division around the Factor 1 reduced filter length L by the decimation factor R. In such an occupancy of the Polyphase component p comes exactly one sample of the output signal of the decimating filter at the sampling instant of the input signal of the decimating filter by a total of L - 1 sampling times from the beginning of the excitation of the decimating filter and thus the earliest possible Time has settled.

Liegt eine dezimierende Filterkaskade vor, so ergeben sich erfindungsgemäß die Polyphasenkomponenten der einzelnen Polyphasendezimatoren PPD der dezimierenden Filterkaskade aus der Betrachtung, dass jeweils genau ein Abtastwert aller Abtastwerte des am Ausgang des jeweiligen Polyphasendezimators PPD anliegenden Ausgangssignals auf denjenigen Abtastzeitpunkt des Eingangssignals der dezimierenden Filterkaskade zu liegen kommt, der um eine Anzahl von Abtastzeitpunkten vom Beginn der Anregung der dezimierenden Filterkaskade entfernt liegt, die genau der um den Faktor 1 reduzierten Filterlänge L ~ der gesamten dezimierenden Filterkaskade entspricht. Bei einer derartigen Festlegung der Polyphasenkomponente aller Polyphasendezimatoren PPD der dezimierende Filterkaskade sind erfindungsgemäß sämtliche Ausgangssignale der in der dezimierenden Filterkaskade seriell verschalteten dezimierenden Filter frühestmöglich eingeschwungen.Lies a decimating filter cascade, the invention results in the polyphase components the individual polyphase decimators PPD of the decimating filter cascade from the consideration that each exactly one sample of all samples of the voltage applied to the output of the respective Polyphasendezimators PPD Output signal to the sampling time of the input signal the decimating filter cascade comes to lie which by a number from sampling instants from the beginning of the decimating excitation Filter Cascade is located, which reduced exactly by a factor of 1 Filter length L the entire decimating filter cascade. In such a Determination of the polyphase component of all Polyphasendezimatoren PPD the decimating filter cascade are all according to the invention Output signals of the serially connected in the decimating filter cascade decimating filter as early as possible.

Neben einer rein seriellen Anordnung der einzelnen dezimierenden Filter in einer dezimierenden Filterkaskade gibt es auch Anwendungen von dezimierenden Filterkaskaden, in denen die einzelnen dezimierenden Filter sowohl seriell wie auch parallel zueinander angeordnet sind. Aufgrund der seriellen und parallelen Verschaltung der einzelnen dezimierenden Filter sind mehrere Eingänge E1, E2,... und Ausgänge A1, A2,... vorhanden und damit mehrere Filterpfade zwischen jeweils einem Eingang und einem Ausgang in einer derartigen dezimierenden Filterkaskade ausgebildet. Um ein minimales Einschwingen jedes Filterpfades der dezimierenden Filterkaskade zu verwirklichen, müssen die einzelnen Polyphasenkomponenten p der einzelnen dezimierenden Filter des jeweiligen Filterpfades analog wie im Fall einer rein seriellen Verschaltung der einzelnen dezimierenden Filter in einer dezimierenden Filterkaskade ausgelegt werden.Besides a purely serial arrangement of the individual decimating filters in a decimating filter cascade, there are also applications of decimating filter cascades in which the individual decimating filters are arranged both serially and parallel to one another. Due to the serial and parallel connection of the individual decimating filters, there are several inputs E 1 , E 2 ,..., And outputs A 1 , A 2 ,..., And thus several filter paths between one input and one output in such a decimating filter cascade educated. In order to realize a minimal settling of each filter path of the decimating filter cascade, the individual polyphase components p of the individual decimating filters of the respective filter path must be designed analogously as in the case of a purely serial connection of the individual decimating filters in a decimating filter cascade.

Liegt ein Eingangssignal der dezimierenden Filterkaskade vor, das mehrere Signalabschnitte mit gültigen Abtastwerten aufweist, die durch jeweils einen Signalabschnitt mit ungültigen Abtastwerten voneinander getrennt sind, werden die einzelnen dezimierenden Filter der dezimierenden Filterkaskade bei Beginn jedes gültigen Signalabschnitts reinitialisiert. Die Reinitialisierung der dezimierenden Filter bewirkt ein Rücksetzen sämtlicher Verzögerungsstufen der als nicht dezimierender Filteranteil verwendeten FIR-, IIR- oder CIC-Filter und der als dezimierender Filteranteil verwendeten Polyphasendezimatoren.Lies an input signal of the decimating filter cascade that several Signal sections with valid Having samples, each with a signal section with invalid Samples are separated from each other, the individual decimating Filter the decimating filter cascade at the beginning of each valid signal segment reinitialized. The reinitialization of decimating filters causes a reset of all delay stages the FIR, IIR, non-decimating filter component or CIC filter and the decimating filter portion used Polyphasendezimatoren.

Die Reinitialisierung der einzelnen dezimierenden Filter kann jeweils über ein Steuersignal erfolgen, das zentral von einer übergeordneten Einheit zur Ablaufsteuerung erzeugt wird oder von dem im jeweiligen Filterpfad vorgelagerten dezimierenden Filter nach dessen Reinitialisierung weitergereicht wird.The Reinitialization of each decimating filter can each be done over one Control signal done centrally by a higher-level unit for flow control is generated or upstream of the respective filter path decimating filter after its reinitialization passed becomes.

Nach der Reinitialisierung der einzelnen dezimierenden Filter der dezimierenden Filterkaskade sind die Polyphasenkomponenten der einzelnen Polyphasendezimatoren äquivalent wie bei einem Eingangssignal, das nur gültige Abtastwerte enthält, zu dimensionieren, um ein Einschwingen der dezimierenden Filterkaskade in minimaler Zeit zu gewährleisten.To the reinitialization of the decimating decimating filters Filter cascade are the polyphase components of the individual Polyphasendezimatoren equivalent to dimension as with an input signal containing only valid samples, to a settling of the decimating filter cascade in minimal To ensure time.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen dezimierenden Filterkaskade werden im folgenden unter Berücksichtigung der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:embodiments the decimating invention Filter cascade are below taking into account the drawing explained in more detail. In show the drawing:

1 ein Ersatzschaltbild für ein dezimierendes Filter, 1 an equivalent circuit for a decimating filter,

2 eine Zeitdiagramm des Eingangs- und Ausgangssignals eines idealen Polyphasendezimators für verschiedene Polyphasenkomponenten p, 2 a timing diagram of the input and output of an ideal Polyphasendezimators for different polyphase components p,

3 ein Zeitdiagramm des Eingangs-, Zwischen- und Ausgangssignals eines dezimierenden Filters nach dem Stand der Technik und eines erfindungsgemäßen dezimierenden Filters ohne Reinitialisierung, 3 3 is a timing diagram of the input, intermediate and output signals of a decimating filter according to the prior art and of a decimating filter according to the invention without reinitialization.

4 ein Ersatzschaltbild einer ersten Ausführungsform einer dezimierenden Filterkaskade ohne Reinitialisierung, 4 an equivalent circuit diagram of a first embodiment of a decimating filter cascade without reinitialization,

5 ein Zeitdiagramm des Eingangs-, Zwischen- und Ausgangssignal einer erfindungsgemäßen dezimierenden Filterkaskade ohne Reinitialisierung, 5 a time diagram of the input, intermediate and output signals of a decimating filter cascade according to the invention without reinitialization,

6 ein Ersatzschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer dezimierenden Filterkaskade ohne Reinitialisierung, 6 an equivalent circuit diagram of a second embodiment of a decimating filter cascade without reinitialization,

7 ein Zeitdiagramm eines gegateten Eingangssignals, des korrespondierenden FIR-Filter-Ausgangssignals und des korrespondierenden Polyphasendezimator-Ausgangssignals des erfindungsgemäßen dezimierenden Filters ohne Reinitialisierung und mit Reinitialisierung, 7 a timing diagram of a gated input signal, the corresponding FIR filter output signal and the corresponding Polyphasendezimator-output signal of the decimating filter according to the invention without reinitialization and reinitialization,

8 ein Zeitdiagramm eines gegateten Eingangssignals des korrespondierenden ersten Polyphasen- und des zweiten Polyphasen-Ausgangssignals der erfindungsgemäßen dezimierenden Filterkaskade mit Reinitialisierung, 8th a time diagram of a gated input signal of the corresponding first polyphase and the second polyphase output signal of the decimating filter cascade according to the invention with reinitialization,

9 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dezimierenden Filterkaskade mit Reinitialisierung und 9 a block diagram of a first embodiment of a decimating filter cascade according to the invention with Reinitialisierung and

10 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterkaskade mit Reinitialisierung. 10 a block diagram of a second embodiment of a filter cascade according to the invention with reinitialization.

Anhand der Zeitdiagramme von 3 werden im folgenden die Zusammenhänge für die Auslegung eines erfindungs gemäßen dezimierenden Filters mit minimaler Einschwingzeit ohne Reinitialisierung erläutert.Based on the timing diagrams of 3 In the following, the relationships for the interpretation of a fiction, contemporary decimating filter with minimal settling time without reinitialization will be explained.

Das dezimierende Filter wird gemäß 1 und 3, Zeile 1, an seinem Eingang E mit einem abgetasteten Eingangssignal xDezimationsfilter(k) beaufschlagt, das zugleich das Eingangssignal xFIR(k) des nicht dezimierenden FIR-Filters NDF ist. Das FIR-Filter NDF weist eine Filterlänge L von 6 auf, so daß das abgetastete Ausgangssignal yFIR(k), das gleichzeitig das abgetastete Eingangssignal xDezimator(k) des idealen Polyphasendezimators PPD ist, nach insgesamt L – 1 = 5 Abtastzeitpunkten seit Anregung des FIR-Filters NDF mit dem abgetasteten Eingangssignal xFIR(k) eingeschwungen ist. Der eingeschwungene Zustand des abgetasteten Ausgangssignals yFIR(k) des FIR-Filters NDF für Abtastzeitpunkte k ≥ L – 1 = 5 wird in 3, Zeile 2, durch einen ausgefüllten Abtastwert gekennzeichnet, während die noch nicht eingeschwungenen Abtastwerte yFIR(k) des Ausgangssignals des FIR-Filters NDF für Abtastzeiten k < L – 1 = 5 durch einen nicht-ausgefüllten Abtastwert dargestellt werden.The decimating filter is according to 1 and 3 , Line 1, at its input E with a sampled input signal x decimation filter (k) applied, which is also the input signal x FIR (k) of the non-decimating FIR filter NDF. The FIR filter NDF has a filter length L of 6 such that the sampled output signal y FIR (k), which is simultaneously the sampled input signal x decimator (k) of the ideal polyphase decoder PPD, after a total of L - 1 = 5 sampling times since excitation of the FIR filter NDF with the sampled input signal x FIR (k). The steady state of the sampled output signal y FIR (k) of the FIR filter NDF for sampling times k ≥ L-1 = 5 is in 3 Line 2 is indicated by a filled-in sample, while the non-steady state samples y FIR (k) of the output signal of the FIR filter NDF for sampling times k <L-1 = 5 are represented by an unfilled sample.

Das Ausgangssignal yDezimator(l) des idealen Polyphasendezimators PPD, dessen Laufindex l die reduzierte Abtastrate fa,out anzeigt, ist gleichzeitig auch das Ausgangssignal yDezimationsfilter(l) des dezimierenden Filters. Der ideale Polyphasendezimator PPD generiert aus seinem abgetasteten Eingangssignal xDezimator(l) entsprechend Gleichung (1) mittels der einstellbaren Polyphasenkomponente p und des einstellbaren Dezimationsfaktors R ein abtastratenreduziertes Ausgangssignal yDezimator(l). yDezimator(l) = xDezimator(l·R + p) (1) The output signal y decimator (I) of the ideal polyphase decimator PPD, whose running index I indicates the reduced sampling rate f a, out , is at the same time also the output signal y decimation filter (l) of the decimating filter. The ideal Polyphasendezimator PPD generated from its sampled input signal x decimator (l) according to equation (1) by means of the adjustable polyphase component p and the adjustable decimation factor R a sampling rate reduced output signal y decimator (l). y decimator (l) = x decimator (l * R + p) (1)

Die Einstellung des Dezimationsfaktors R ergibt, wie weiter oben schon dargestellt, die Höhe der Abtastratenreduzierung zwischen der Abtastrate fa,in des Eingangs signals xDezimator(l) und der Abtastrate fa,out des Ausgangssignals yDezimator(l).The setting of the decimation factor R results, as already shown above, the amount of sampling rate reduction between the sampling rate f a, in the input signal x decimator (l) and the sampling rate f a, out of the output signal y decimator (l).

Die Einstellung der Polyphasenkomponente p, die entsprechend der Bedingung in Gleichung (2) erfolgt, bestimmt, zu welchem Zeitpunkt das abgetastete Ausgangssignal yDezimator(l) relativ zum abgetasteten Eingangssignal xDezimator(l) erzeugt wird: 0 ≤ p ≤ R – 1 (2) The setting of the polyphase p, which is carried out according to the condition in equation (2), determines at what point the sampled output signal y decimator (l) relative to the sampled input signal x decimator (l) is produced: 0 ≤ p ≤ R - 1 (2)

Der l-te Abtastwert des Ausgangssignals yDezimator(l) erscheint bei gegebenen Dezimationsfaktor R und gegebener Polyphasenkomponente p zum gemäß Gleichung (3) berechneten Abtastzeitpunkt k am Ausgang des idealen Polyphasendezimators PPD. k = l·R + p (3) The l-th sample of the output signal y decimator (l) appears at given decimation factor R and given polyphase component p to the sampling instant k calculated according to equation (3) at the output of the ideal polyphase decimator PPD. k = l * R + p (3)

Wird für einen nicht-optimierten Einschwingvorgang des dezimierenden Filters der Dezimationsfaktor R = 4 und die Polyphasenkomponente p = 0 gewählt, so erscheint der erste eingeschwungene Wert des abgetasteten Ausgangssignals yDezimator(l) des idealen Polyphasendezimators PPD zum Zeitpunkt k = 8 (3, Zeile 3). Bei optimaler Wahl der Polyphasenkomponente p = 1 erhält man bereits bei k = 5 am Ausgang des idealen Polyphasendezimators PPD einen eingeschwungenen Ausgangswert (3, Zeile 4). Dies entspricht der durch die Filterlänge L = 6 des FIR-Filters NDF festgelegten minimalen Einschwingzeit des FIR-Filters NDF.If the decimation factor R = 4 and the polyphase component p = 0 are selected for a non-optimized transient response of the decimating filter, the first steady state value of the sampled output signal y decimator (l) of the ideal polyphase decoder PPD appears at the instant k = 8 (FIG. 3 , Line 3). With an optimum choice of the polyphase component p = 1, a steady-state output value is already obtained at k = 5 at the output of the ideal polyphase decimator PPD ( 3 , Line 4). This corresponds to the minimum settling time of the FIR filter NDF determined by the filter length L = 6 of the FIR filter NDF.

Als Optimalitätskriterium muß folglich ausgehend von Gleichung (3) die Bedingung in Gleichung (4) erfüllt sein. k = L – 1 = l·R + p (4) As an optimality criterion, the condition in equation (4) must therefore be satisfied on the basis of equation (3). k = L-1 = l * R + p (4)

Dieses Optimalitätskriterium für minimiertes Einschwingverhalten eines dezimierenden Filters impliziert die in Gleichung (5) dargestellte Berechnungsvorschrift für die Polyphasenkomponente P: p = MOD{L – 1, R} (5) This optimality criterion for minimized transient response of a decimating filter implies the calculation rule for the polyphase component P shown in equation (5): p = MOD {L-1, R} (5)

Somit erhält man zum frühest möglichen Zeitpunkt k = L – 1 einen eingeschwungenen Ausgangswert am Ausgang A des dezimierenden Filters. Bei einem IIR- oder CIC-Filter verwendet man in Gleichung (3) anstelle der Filterlänge L die entsprechende systemtheoretische Ersatzfilterlänge L ~IIR bzw. L ~CIC.Thus, at the earliest possible time k = L-1, a steady-state output value is obtained at the output A of the decimating filter. For an IIR or CIC filter, the corresponding system-theoretical replacement filter length L ~ IIR or L ~ CIC is used instead of the filter length L in equation (3).

Ausgehend von Gleichung (2) beträgt der Zeitgewinn Δt bei optimaler Wahl der Polyphasenkomponente P im Vergleich zur ungünstigsten Wahl der Polyphasenkomponente P gemäß Gleichung (6):

Figure 00090001
Starting from equation (2), the time gain .DELTA.t with optimum selection of the polyphase component P is compared to the worst case choice of the polyphase component P according to equation (6):
Figure 00090001

Besteht die Signalverarbeitungskette nicht nur aus einem einzigen dezimierenden Filter, sondern gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung aus mehreren in Reihe geschalteten dezimierenden Filtern, so muß die in Gleichung (5) dargestellte Einstellungsvorschrift für die Polyphasenkomponente p des idealen Polyphasendezimators PPD für die optimale Einstellung der Polyphasenkomponente pi der einzelnen Polyphasendezimatoren PPDi der Filterkaskade erweitert werden, wie im folgenden hergeleitet wird.If the signal processing chain consists not only of a single decimating filter, but of several decimating filters connected in series in accordance with the first embodiment of the invention, then the polyphase component p adjustment parameter of equation (5) must be the ideal polyphase decoder PPD for the optimum polyphase component adjustment p i of the individual polyphase decimators PPD i of the filter cascade are expanded, as will be deduced below.

Gemäß 4 besteht die dezimierende Filterkaskade aus insgesamt N dezimierenden Filtern F0, F1, F2,..., FN-1, welche jeweils – ohne die in 1 dargestellte gedankliche Trennung in ein nicht dezimierendes FIR-Filter NDF und einen idealen Polyphasendezimator PPD – eine Übertragungsfunktion hi(ki), eine Filterlänge Li, einen Dezimationsfaktor Ri und eine Polyphasenkomponente pi aufweisen. Das dezimierende Filter Fi erzeugt ein Ausgangssignal yi(kj), dessen Index kj zur Abtastrate fa,j korrespondiert, aus einem Eingangssignal xi(ki), dessen Index ki zur gegenüber der Abtastrate fa,j höheren Abtastrate fa,i korrespondiert. Für ein nicht dezimierendes Filter NDF gilt in dieser Schreibweise Ri = 1 und pi = 0.According to 4 the decimating filter cascade consists of a total of N decimating filters F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 , each of which - without the in 1 represented conceptual separation into a non-decimating FIR filter NDF and an ideal Polyphasendezimator PPD - a transfer function h i (k i ), a filter length L i , a decimation factor R i and a polyphase component p i have. The decimating filter F i generates an output signal y i (k j ) whose index k j corresponds to the sampling rate f a, j from an input signal x i (k i ) whose index k i is higher than the sampling rate f a, j Sample rate f a, i corresponds. For a non-decimating filter NDF, R i = 1 and p i = 0 apply in this notation.

Die dezimierenden Filter Fi,...,Fj-1 zwischen den Ebenen i und j – in 4 sei i = 0 und j = 3 gewählt – können durch ein dezimierendes Ersatzfilter mit der Übertragungsfunktion h ~ij(ki), der Filterlänge L ~ij, dem Dezimationsfaktor R ~ij sowie der Polyphasenkomponente p ~ij ersetzt werden. Die Ersatzgrößen h ~ij(ki),L ~ij, R ~ij und p ~ij berechnen sich wie folgt:
Für den Dezimationsfaktor R ~ij des dezimierenden Ersatzfilters gilt die Berechnungsvorschrift in Gleichung (7), wobei Rξ der Dezimationsfaktor des dezimierenden Filters Fξ ist:

Figure 00100001
The decimating filters F i , ..., F j-1 between the levels i and j - in 4 If i = 0 and j = 3 are selected, they can be replaced by a decimating replacement filter with the transfer function h ij (k i ), the filter length L ij , the decimation factor R ij and the polyphase component p ij . The substitutes h ~ ij (k i ), L ~ ij , R ~ ij and p ~ ij are calculated as follows:
For the decimation factor R ~ ij of the decimating replacement filter, the calculation rule in equation (7) applies, where R ξ is the decimation factor of the decimating filter F ξ :
Figure 00100001

Für die Polyphasenkomponente p ~ij des dezimierenden Ersatzfilters gilt die Berechnungsvorschrift in Gleichung (8), wobei pξ die Polyphasenkomponente des dezimierenden Filters Fξ ist:

Figure 00100002
For the polyphase component p ~ ij of the decimating replacement filter, the calculation rule in equation (8) applies, where p ξ is the polyphase component of the decimating filter F ξ :
Figure 00100002

Um die Ersatzübertragungsfunktion h ~ij(ki) zu berechnen, müssen zunächst die einzelnen Übertragungsfunktionen hξ(kξ) des jeweiligen dezimierenden Filters Fξ zwischen den Abtastebenen i < ξ < j von der Ebene ξ mit der Abtastfrequenz fa,ξ in die Ebene i mit der Abtastfrequenz fa,i transformiert werden. Eine auf die Ebene i mit der Abtastfrequenz fa,i transformierte Übertragungsfunktion wird im folgenden mit h ~ξ(ki) bezeichnet und hat gemäß Gleichung (9) die Eigenschaft:

Figure 00110001
In order to calculate the replacement transfer function h ~ ij (k i ), first the individual transfer functions h ξ (k ξ ) of the respective decimating filter F ξ between the scanning planes i <ξ <j from the plane ξ with the sampling frequency f a, ξ in the plane i with the sampling frequency f a, i to be transformed. A transfer function transformed to the plane i with the sampling frequency f a, i is referred to below as h ~ ξ (k i ) and has the property according to equation (9):
Figure 00110001

Die transformierte Übertragungsfunktion h ~ξ(ki) des dezimierenden Filters Fξ ergibt sich aus der ursprünglichen Übertragungsfunktion hξ(kξ) des dezimierenden Filters Fξ, indem die transformierte Übertragungsfunktion h ~ξ(ki) zwischen den einzelnen Abtastzeitpunkten ki = R ~·kξ jeweils mit insgesamt R ~ – 1 Nullen ergänzt wird.The transformed transfer function h ~ ξ (k i ) of the decimating filter F ξ results from the original transfer function h ξ (k ξ ) of the decimating filter F ξ , by the transformed transfer function h ~ ξ (k i ) between the individual sampling times k i = R ~ · k ξ is supplemented with a total of R ~ - 1 zeros.

Somit ergibt sich gemäß Gleichung (10) die Übertragungsfunktion h ~ij(ki) des dezimierenden Ersatzfilters zwischen den Abtastebenen i und j aus einer Faltung der auf die Abtastregion i transformierten Übertragungsfunktionen h ~ξ(kξ) der einzelnen dezimierenden Filter Fξ zwischen den Abtastebenen i < ξ < j: h ~ij = hi(ki)·h ~i+1(ki)·...·h ~j-2(kj-2)·h ~j-1(kj-1) (10) Thus, the transfer function h ~ yields according to equation (10) ij (k i) of the decimating replacement filter between the scanning planes i and j of a convolution of the scan region i transformed transfer functions h ~ ξ (k ξ) of the individual decimating filter F ξ between the scanning planes i <ξ <j: h ~ ij = h i (k i ) · H ~ i + 1 (k i ) · ... · h ~ j-2 (k j-2 ) · H ~ j-1 (k j-1 ) (10)

Die Länge L ~ij des Ersatzfilters ergibt sich gemäß Gleichung (11) aus der Filterlänge Lξ des dezimierenden Filters Fξ und des Dezimationsfaktors R des dezimierenden Ersatzfilters zwischen der Abtastebene i und ξ:

Figure 00110002
The length L ~ ij of the substitute filter is obtained according to equation (11) from the filter length L ξ of the decimating filter F ξ and the decimation factor R iξ of the decimating substitute filter between the sampling plane i and ξ:
Figure 00110002

Der zeitliche Zusammenhang zwischen der Abtastregion i und der Abtastregion j lautet in Anlehnung an Gleichung (3) gemäß Gleichung (12): ki = kj·R ~ij + p ~ij (12) The temporal relationship between the scanning region i and the scanning region j is based on equation (3) according to equation (12): k i = k j · R ~ ij + p ~ ij (12)

Analog zur minimalen Einschwingzeit eines einzelnen dezimierenden Filters Fξ in Höhe der um den Faktor 1 reduzierten Filterlänge L des FIR-Filters NDF ergibt sich die minimale Einschwingzeit einer dezimierende Filterkaskade mit mehreren dezimierenden Filtern Fi,...,Fj-1 zwischen den Abtastebenen i und j aus der um den Faktor 1 reduzierten Filterlänge L ~ij des Ersatzfilters zwischen den Abtastebenen i und j. Folglich muß gemäß Gleichung (13) unter Berücksichtigung von Gleichung (11) zum Abtastzeitpunkt ki ein Abtastwert am Ausgang Ai,..., Aj-1 der dezimierenden Filterkaskade Fi,...,Fj-1 vorliegen, um ein minimales Einschwingen der dezimierenden Filterkaskade zu erzielen.Analogous to the minimum settling time of a single decimating filter F ξ in the amount of reduced by the factor 1 filter length L of the FIR filter NDF results in the minimum settling time of a decimating filter cascade with several decimating filters F i , ..., F j-1 between the Scanning planes i and j from the reduced by a factor of 1 filter length L ~ ij the replacement filter between the scan planes i and j. Consequently, according to equation (13), considering equation (11) at the sampling time k i, a sample must be present at the output A i , ..., A j-1 of the decimating filter cascade F i , ..., F j-1 to achieve a minimal settling of the decimating filter cascade.

Figure 00120001
Figure 00120001

Der Zeitgewinn Δt bei optimaler Wahl der Polyphasenkomponenten einer dezimierenden Filterkaskade im Vergleich zur ungünstigsten Wahl der Polyphasenkomponenten einer dezimierenden Filterkaskade beträgt gemäß Gleichung (14):

Figure 00120002
The time gain .DELTA.t with optimum selection of the polyphase components of a decimating filter cascade in comparison to the worst-case choice of the polyphase components of a decimating filter cascade is according to equation (14):
Figure 00120002

Analog zum Optimalitätskriterium für minimiertes Einschwingverhalten eines dezimierenden Filters in Gleichung (5), muß für jedes dezimierende Filter Fξ einer dezimierenden Filterkaskade zwischen den Abtastebenen i und j ein in der Abtastebene Fξ zum Abtastzeitpunkt kξ am Ausgang des dezimierenden Filters Fξ anliegender Abtastwert yξ-1(kξ) des Ausgangssignals yξ-1 zum Abtastzeitpunkt ki = L ~ij – 1 in der Abtastebene i zu liegen kommen. Ausgehend von Gleichung (12) muß in Analogie zu Gleichung (12) für den Fall eines einzigen dezimierenden Filters das Optimalitätskriterium in Gleichung (15) erfüllt sein. ki = L ~ij – 1 = kξ·R ~ + p ~ ∀i < ξ ≤ j (15) Analogous to the optimality criterion for minimized transient response of a decimating filter in equation (5), for each decimating filter F ξ of a decimating filter cascade between the sampling planes i and j, a sample in the sampling plane F ξ at the sampling time k ξ at the output of the decimating filter F ξ must be present y ξ-1 (k ξ ) of the output signal y ξ-1 at the sampling time k i = L ~ ij - 1 come to lie in the scanning plane i. Starting from equation (12), in analogy to equation (12), in the case of a single decimating filter, the optimality criterion in equation (15) must be satisfied. k i = L ~ ij - 1 = k ξ · R ~ + p ~ ∀i <ξ ≤ j (15)

Dieses Optimalitätskriterium für minimiertes Einschwingverhalten einer dezimierenden Filterkaskade impliziert, daß der Abtastzeitpunkt kξ des am Ausgang jedes dezimierenden Filters Fξ anliegenden Abtastwertes yξ-1(kξ) des Ausgangssignals yξ-1 ganzzahlig sein muß und somit Gleichung (16) erfüllen muß: MOD{ki – p ~, R ~} = 0 ∀i < ξ ≤ j (16) This optimality criterion for minimized transient response of a decimating filter cascade implies that the sampling instant k ξ of the sampling value y ξ-1 (k ξ ) of the output signal y ξ-1 present at the output of each decimating filter F ξ must be an integer and thus satisfy equation (16) : MOD {k i - p ~ , R ~ } = 0 ∀i <ξ ≤ j (16)

Das Optimalitätskriterium in Gleichung (16) kann folgendermaßen umgeformt werden:
Hierzu wird Gleichung (8) mathematisch umgeformt nach Gleichung (17):

Figure 00130001
The optimality criterion in equation (16) can be reshaped as follows:
For this purpose, equation (8) is mathematically transformed according to equation (17):
Figure 00130001

Wendet man die Erkenntnis aus Gleichung (17) im Optimalitätskriterium der Gleichung (16) an, so ergibt sich Gleichung (18): MOD{ki – p ~i,ξ-1 – R ~i,ξ-1pξ-1, R ~} = 0 ∀i < ξ ≤ j (18) Applying the knowledge from equation (17) in the optimality criterion of equation (16), equation (18) results: MOD {k i - p ~ i, ξ-1 - R ~ i, ξ-1 p ξ-1 , R ~ } = 0 ∀i <ξ ≤ j (18)

Zur Vereinfachung wird Gleichung (18) in eine äquivalente Form gemäß Gleichung (19) umgeschrieben: MOD{A – bC, R} = 0 mit A = ki – p ~i,ξ-1; b = R ~i,ξ-1; C = pξ-1; R = R ~ (19) For simplicity, equation (18) is rewritten into an equivalent form according to equation (19): MOD {A - bC, R} = 0 with A = k i - p ~ i, ξ-1 ; b = R ~ i, ξ-1 ; C = p ξ-1 ; R = R ~ (19)

Gleichung (19) kann unter Einführung eines ganzzahligen Faktors λ nach Gleichung (20) bzw. nach Gleichung (21) übergeführt werden: A – bC – λR = 0 (20) C = 1b (A – λR) (21) Equation (19) can be converted to equation (20) or equation (21) by introducing an integer factor λ: A - bC - λR = 0 (20) C = 1 b (A - λ R) (21)

Die rechte Seite von Gleichung (21) lässt sich wiederum als Modulo-Bedingung gemäß Gleichung (22) beschreiben: C = 1b ·MOD{A, R} (22) The right-hand side of equation (21) can again be described as a modulo condition according to equation (22): C = 1 b · MOD {A, R} (22)

Führt man in Gleichung (22) eine Resubstitution der Hilfsgrößen A, b, C und R aus Gleichung (19) durch, so erhält man Gleichung (23):

Figure 00140001
If a substitution of the auxiliary quantities A, b, C and R from equation (19) is carried out in equation (22), equation (23) is obtained:
Figure 00140001

Nach Substitution von μ = ξ – 1 in Gleichung (23) erhält man Gleichung (24):

Figure 00140002
Substitution of μ = ξ - 1 in equation (23) gives equation (24):
Figure 00140002

Mit Hilfe von Gleichung (24) lassen sich die einzelnen Polyphasenfaktoren pμ der einzelnen dezimierenden Filter Fμ der dezimierenden Filterkaskade iterativ beginnend mit μ = i berechnen.By means of equation (24), the individual polyphase factors p μ of the individual decimating filters F μ of the decimating filter cascade can be calculated iteratively starting with μ = i.

Eine dezimierende Filterkaskade aus beispielsweise drei dezimierenden Filtern sei gegeben. Zum Zeitpunkt k0 = L ~03 – 1 soll eine dezimierende Filterkaskade eingeschwungen sein. Die einzelnen Polyphasenkomponenten p0,..., p2 der drei dezimierenden Filter lassen sich gemäß Gleichung (24a), (24b) und (24c) bestimmen:

Figure 00140003
A decimating filter cascade of, for example, three decimating filters is given. At time k 0 = L ~ 03 - 1, a decimating filter cascade should have settled. The individual polyphase components p 0 ,..., P 2 of the three decimating filters can be determined according to Equations (24a), (24b) and (24c):
Figure 00140003

Das Zeitdiagramm in 5 zeigt für eine erste Ausführungsform einer dezimierenden Filterkaskade aus zwei seriell verschalteten dezimierenden Filtern in Zeile 1 ein abgetastetes Eingangssignal x0(k0), in Zeile 2 das abgetastete Ausgangssignal y0(k1) am Ausgang des ersten dezimierenden Filters und in Zeile 3 das abgetastete Ausgangssignal y1(k2) am Ausgang des zweiten dezimierenden Filters.The timing diagram in 5 shows for a first embodiment of a decimating filter cascade of two serially connected decimating filters in line 1 a sampled input signal x 0 (k 0 ), in line 2 the sampled output signal y 0 (k 1 ) at the output of the first decimating filter and in line 3 the sampled output signal y 1 (k 2 ) at the output of the second decimating filter.

In 5 ist zu erkennen, daß in Zeile 2 mit der Wahl der Polyphasenkomponente p0 des ersten dezimierenden Filters F0 (p0 = 1) gemäß Gleichung (24a) (p0 = MOD{k0 = L0 – 1, R0} = MOD{4, 3}) ein zeitoptimales Einschwingen des ersten dezimierenden Filters F0 zum Abtastzeitpunkt k0 = L0 – 1 = 4 erzielt wird.In 5 It can be seen that in line 2 with the selection of the polyphase component p 0 of the first decimating filter F 0 (p 0 = 1) according to equation (24a) (p 0 = MOD {k 0 = L 0 -1, R 0 } = MOD {4, 3}) a time-optimal settling of the first decimating filter F 0 at the sampling time k 0 = L 0 -1 = 4 is achieved.

Aus Zeile 3 der 5 ist außerdem zu erkennen, daß mit der Wahl der Polyphasenkomponente p1 des zweiten dezimierenden Filters F1 (p1 = 1) gemäß Gleichung (24b)

Figure 00150001
ebenfalls ein zeitoptimales Einschwingen des zweiten dezimierenden Filters F1 zum Abtastzeitpunkt k0 = L ~02 – 1 = 10 gemäß Gleichung (12) bei einer Filterlänge L ~02 = 11 der dezimierenden Filterkaskade gemäß Gleichung (11) erreicht wird.From line 3 of the 5 will also be recognized that with the choice of polyphase p 1 of the second decimating filter F 1 (p 1 = 1) in accordance with equation (24b)
Figure 00150001
also a time optimal settling of the second decimating filter F 1 at the sampling time k 0 = L ~ 02 - 1 = 10 according to equation (12) at a filter length L ~ 02 = 11 of the decimating filter cascade according to equation (11) is achieved.

Bei einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterkaskade gemäß 6 sind die einzelnen dezimierenden Filter nicht nur seriell, sondern auch parallel geschaltet. Beispielsweise bildet sich in der dezimierenden Filterkaskade der 6 auf diese Weise zwischen dem Eingang E und einem ersten Ausgang A1 der dezimierenden Filterkaskade ein erster Filterpfad FP1 mit dem dezimierenden Filter F0 und dem dazu seriell verschalteten dezimierenden Filter F1 und ein zweiter Filterpfad FP2 mit dem dezimierenden Filter F0 und dem dezimierenden Filter F2.In a second embodiment of a filter cascade according to the invention according to 6 the individual decimating filters are not only serial, but also connected in parallel. For example, forms in the decimating filter cascade of 6 in this way, between the input E and a first output A 1 of the decimating filter cascade, a first filter path FP 1 with the decimating filter F 0 and the decimating filter F 1 serially connected thereto and a second filter path FP 2 with the decimating filter F 0 and the decimating filter F 2 .

Für die Bestimmung optimierter Polyphasenkomponenten in den einzelnen dezimierenden Filtern F0, F1, F2 sind die einzelnen Filterpfade FP1, FP2 als serielle Verschaltung mehrerer dezimierender Filter F0, F1, F2 zu betrachten und in analoger Weise wie in der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dezimierenden Filterkaskade vorzugehen. Auf diese Weise kann insbesondere sicher gestellt werden, dass zu gleichen Zeitpunkten in beiden Filterpfaden FP1, FP2 Ausgangssignale erzeugt werden.For the determination of optimized polyphase components in the individual decimating filters F 0 , F 1 , F 2 , the individual filter paths FP 1 , FP 2 are to be regarded as a serial connection of several decimating filters F 0 , F 1 , F 2 and in an analogous manner as in FIG to proceed first embodiment of a decimating filter cascade according to the invention. In this way, it can be ensured in particular that output signals are generated at the same times in both filter paths FP 1 , FP 2 .

Wird ein einzelnes dezimierendes Filter entsprechend 1 mit einem abgetasteten Eingangssignal xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) gemäß 7, 1. Zeile, beaufschlagt, das aus Signalabschnitten mit gültigen Abtastwerten – ausgefüllte Abtastwerte in 7 – und dazwischenliegenden Signalabschnitten mit ungültigen Abtastwerten – unausgefüllte Abtastwerte in 7 – besteht, so liegen aufgrund der Faltung des Eingangssignals xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) mit der Impulsantwort h(k) des nicht dezimierenden Filters NDF, das gemäß 1 als FIR-Filter realisiert ist, am Ausgang des FIR-Filters erst nach insgesamt L – 1 Abtastzeitpunkten ab Beginn eines gültigen Signalabschnitts des Eingangssignals xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) gültige Abtastwerte des Ausgangssignals yFIR(k) = xDezimator(k) vor. Da die Filterlänge L beim FIR-Filter der 7 den Wert 6 aufweist und der erste gültige Signalabschnitt beim Abtastzeitpunkt k = 0 sowie der zweite gültige Signalabschnitt beim Abtastzeitpunkt k = 13 beginnt, liegen am Ausgang des FIR-Filters gemäß 7, 2. Zeile, erst zum Zeitpunkt k = 5 bzw. zum Abtastzeitpunkt k = 18 gültige Abtastwerte des Ausgangssignals yFIR(k) = xDezimator(k) vor.Will a single decimating filter match 1 with a sampled input signal x decimation filter (k) = x FIR (k) according to 7 . 1 , Line applied to signal sections with valid samples - filled samples in 7 And intermediate signal sections with invalid samples - unfilled samples in 7 - exists, so are due to the convolution of the input signal x decimation (k) = x FIR (k) with the impulse response h (k) of the non-decimating filter NDF, according to 1 is realized as an FIR filter, at the output of the FIR filter only after a total of L - 1 sampling times from the beginning of a valid signal portion of the input signal x decimation filter (k) = x FIR (k) valid samples of the output signal y FIR (k) = x decimator (k) before. Since the filter length L in the FIR filter of 7 has the value 6 and the first valid signal section at the sampling time k = 0 and the second valid signal section at the sampling time k = 13 begins, are at the output of the FIR filter according to 7 . 2 , Line, only at the time k = 5 or at the sampling time k = 18 valid samples of the output signal y FIR (k) = x decimator (k) before.

Das abgetastete Signal yDezimator(l) am Ausgang A des Polyphasendezimators PPD weist bei einem Dezimationsfaktor R = 4 und einer Polyphasenkomponente p = 1 bei fehlender Reinitialisierung des FIR-Filters den in 7, 3. Zeile, dargestellten Verlauf auf. Zu erkennen ist, daß im ersten gültigen Signalabschnitt des Eingangssignals xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) das abgetastete Ausgangssignal yDezimator(l) des dezimierenden Filters zum Abtastzeitpunkt k = 5 bei minimaler Einschwingzeit gültige Abtastwerte aufweist, während im zweiten gültigen Signalabschnitt des Eingangssignals xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) das abgetastete Ausgangssignal yDezimator(l) des dezimierenden Filters erst zum Abtastzeitpunkt k = 21 und nicht zum frühestmöglichen Abtastzeitpunkt k = 18 gültige Abtastwerte anliegen. Dieses verschlechterte Einschwingen des dezimierenden Filters im zweiten Signalabschnitt resultiert aus dem obig in der Einleitung beschriebenen nicht originären Filterzustand des nicht dezimierenden FIR-Filters und des Polyphasendezimators zum Zeitpunkt k = 13 des Beginns des zweiten gültigen Signalabschnitts.The sampled signal y decimator (I) at the output A of the polyphase decimator PPD has at a decimation factor R = 4 and a polyphase component p = 1 in the absence of reinitialization of the FIR filter in 7 . 3 , Line, displayed history. It can be seen that in the first valid signal section of the input signal x decimation filter (k) = x FIR (k) the sampled output signal y decimator (l) of the decimating filter at the sampling time k = 5 at the minimum settling time valid samples, while in the second valid signal section of the input signal x decimation filter (k) = x FIR (k) the sampled output signal y decimator (l) of the decimating filter only at the sampling time k = 21 and not at the earliest possible sampling instant k = 18 valid samples. This degraded settling of the decimating filter in the second signal section results from the non-original filter state of the non-decimating FIR filter and the polyphase decimator described above in the introduction at time k = 13 of the beginning of the second valid signal section.

Wird dagegen das dezimierende Filter – nicht dezimierendes FIR-Filter und Polyphasendezimator – zu Beginn jedes Signalabschnitts, das gültige Abtastwerte des Eingangssignals xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) aufweist, erfindungsgemäß zurückgesetzt, so erfolgt mit der optimal eingestellten Polyphasenkomponente p des Polyphasendezimators PPD ein Einschwingen des dezimierenden Filters in minimaler Zeit. Ein Zurücksetzen – Reinitialisierung – des dezimierenden Filters zu Beginn des ersten Signalabschnitts ist nicht erforderlich, da sich zu diesem Zeitpunkt das dezimierende Filter in seinem originären Filterzustand befindet.If, on the other hand, the decimating filter-not decimating FIR filter and polyphase decimator-is reset according to the invention at the beginning of each signal section having valid samples of the input signal x decimation filter (k) = x FIR (k), then the polyphase component p of the polyphase decimator is optimally adjusted PPD a settling of the decimating filter in minimal time. A reset - reinitialization - of the decimating filter at the beginning of the first signal section is not required because at this time the decimating filter is in its original filter state.

In der 4. Zeile der 7 ist das optimale Einschwingen des abgetasteten Ausgangssignals yDezimator(l) des dezimierenden Filters im zweiten gültigen Signalabschnitt bei Reinitialisierung des dezimierenden Filters zum Abtastzeitpunkt k = 13 des Beginns des zweiten gültigen Signalabschnitts zu erkennen: Bei minimaler Einschwingzeit ist das dezimierende Filter frühestmöglich zum Abtastzeitpunkt k = 18 an seinem Ausgang A eingeschwungen.In the 4th line of the 7 the optimum settling of the sampled output signal y decimator (l) of the decimating filter in the second valid signal section upon reinitialization of the decimating filter at the sampling instant k = 13 of the beginning of the second valid signal section can be seen: At minimum settling time the decimating filter is earliest possible at the sampling time k = 18 settled at its output A.

Im Zeitdiagramm der 8 ist das Einschwingen einer erfindungsgemäßen dezimierenden Filterkaskade mit zwei seriell verschalteten dezimierenden Filtern bei einem abgetasteten Eingangssignal xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) mit einem Beginn eines gültigen Signalabschnitts zum Abtastzeitpunkt k = 0 und k = 14 (8, 1. Zeile) gezeigt. Das erste dezimierende Filter mit einer Filterlänge L0 = 5 schwingt bei einem Dezimationsfaktor R0 = 3 und einer optimierten Polyphasenkomponente p0 = 1 im ersten gültigen Signalabschnitt zum frühestmöglichen Abtastzeitpunkt k = L0 –1 = 4 und im zweiten gültigen Signalabschnitt bei einer Reinitialisierung des dezimierenden Filters zum Zeitpunkt k = 14 des Beginns des zweiten gültigen Signalabschnitts zum frühest möglichen Abtastzeitpunkt k = 14 + L0 – 1 = 18 ein (8, 2. Zeile). Analog schwingt das zweite dezimierende Filter mit einer Filterlänge L1 = 3 bei einem Dezimationsfaktor R1 = 2 und einer optimierten Polyphasenkomponente p1 = 1 im ersten gültigen Signalabschnitt zum frühestmöglichen Abtastzeitpunkt k = L ~02 – 1 = 10 mit einer Ersatzfilterlänge L ~02 = 11 der dezimierenden Filterkaskade und im zweiten gültigen Signalabschnitt bei einer Reinitialisierung des dezimierenden Filters zum Zeitpunkt k = 14 des Beginns des zweiten gültigen Signalabschnitts zum frühestmöglichen Abtastzeitpunkt k = 14 + L ~02 – 1 = 24 ein (8, 3. Zeile). Der zeitliche Abstand zwischen dem letzten und nächsten Abtastwert kann durch die Reinitialisierung unverändert bleiben, aber er kann sich auch verkürzen (2 Abtastzeitpunkte k0 im Signal y0(k1) der Zeile 2 der 8) oder verlängern (8 Abtastzeitpunkte k0 im Signal y1(k2) der Zeile 3 der 8).In the time diagram of 8th is the settling of a decimating filter cascade according to the invention with two decimating filters connected in series with a sampled input signal x decimation filter (k) = x FIR (k) with a start of a valid signal section at the sampling time k = 0 and k = 14 ( 8th . 1 , Line). The first decimating filter with a filter length L 0 = 5 oscillates at a decimation factor R 0 = 3 and an optimized polyphase component p 0 = 1 in the first valid signal section at the earliest possible sampling time k = L 0 -1 = 4 and in the second valid signal section at a reinitialization of the decimating filter at time k = 14 of the beginning of the second valid signal section at the earliest possible sampling time k = 14 + L 0 -1 = 18 ( 8th . 2 , Row). Analogously, the second decimating filter with a filter length L 1 = 3 oscillates at a decimation factor R 1 = 2 and an optimized polyphase component p 1 = 1 in the first valid signal segment at the earliest possible sampling time k = L ~ 02 - 1 = 10 with a replacement filter length L ~ 02 = 11 of the decimating filter cascade and in the second valid signal section upon reinitialization of the decimating filter at time k = 14 of the beginning of the second valid signal section at the earliest possible sampling instant k = 14 + L ~ 02 - 1 = 24 ( 8th . 3 , Row). The time interval between the last and the next sample value can be left unchanged by the reinitialization, but it can also be shortened (2 sampling times k 0 in the signal y 0 (k 1 ) of the line 2 of FIG 8th ) or extend (8 sampling times k 0 in signal y 1 (k 2 ) of line 3 of FIG 8th ).

Die Reinitialisierung der einzelnen dezimierenden Filter einer erfindungsgemäßen dezimierenden Filterkaskade erfolgt in einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterkaskade mit Reinitialisierung in 9 zentral über eine Einheit zur übergeordneten Ablaufsteuerung EAS, die ausgehend vom abgetasteten Eingangssignal xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) der dezimierenden Filterkaskade für jedes dezimierende Filter F0, F1, F2,..., FN-1 ein Reinitialisierungssignal R zum Rücksetzen sämtlicher Verzögerungsstufen des jeweiligen nicht dezimierenden FIR-Filters und des Polyphasendezimators jedes dezimierenden Filters F0, F1, F2,..., FN-1 generiert. Das jeweilige Reinitialisierungssignal R wird durch ein im jeweiligen Pfad von der Einheit zur übergeordneten Ablaufsteuerung EAS zum jeweiligen dezimierenden Filter F0, F1, F2,..., Fn-1 integriertes Verzögerungsglied VZ0, VZ1, VZ2,..., VZN-1 jeweils mit einer spezifischen Verzögerungszeit T0, T1, T2,..., TN-1 verzögert. Diese spezifische Verzögerungszeit T0, T1, T2,..., TN-1 berücksichtigt die unterschiedliche Hardware bedingte Laufzeit des zu filternden Meßsignals vom Eingang der Filterkaskade zum Eingang des jeweiligen Filters F0, F1, F2,..., FN-1 und bewirkt damit ein zeitkorrektes Rücksetzen des jeweiligen Filters F0, F1, F2,..., FN-1.Reinitialization of the individual decimating filters of a decimating filter cascade according to the invention takes place in a first embodiment of the filter cascade according to the invention with reinitialization in 9 centrally via a unit to the higher-level sequence control EAS, which, starting from the sampled input signal x decimation filter (k) = x FIR (k) of the decimating filter cascade for each decimating filter F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 Reinitialisierungssignal R for resetting all the delay stages of the respective non-decimating FIR filter and the Polyphasendezimators each decimating filter F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 generated. The respective reinitialization signal R is represented by a delay element VZ 0 , VZ 1 , VZ 2 ,... Integrated in the respective path from the unit to the superordinate sequence control EAS to the respective decimating filter F 0 , F 1 , F 2 ,..., F n-1 . .., VZ N-1 each with a specific delay time T 0 , T 1 , T 2 , ..., T N-1 delayed. This specific delay time T 0 , T 1 , T 2 ,..., T N-1 takes into account the different hardware-related transit time of the measurement signal to be filtered from the input of the filter cascade to the input of the respective filter F 0 , F 1 , F 2 ,. ., F N-1 and thus causes a time-correct reset of the respective filter F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 .

In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterkaskade mit Reinitialisierung in 10 wird das Reinitialisierungssignal R einmalig von einer Einheit zur übergeordneten Ablaufsteuerung EAS ausgehend vom abgetasteten Eingangssignal xDezimationsfilter(k) = xFIR(k) der dezimierenden Filterkaskade verzögerungsfrei erzeugt und dem ersten dezimierenden Filter F0 zum Rücksetzen sämtlicher Verzögerungsstufen zugeführt. Dieses erste dezimierende Filter F0 reicht das Reinitialisierungssignal R direkt – nur um die Hardware bedingte Laufzeit verzögerung – an das zweite dezimierende Filter F1 zum Rücksetzen von dessen Verzögerungsstufen weiter. Auf diese Weise wird das Reinitialisierungssignal R von jedem vorgelagerten dezimierenden Filter an das jeweils nachfolgende dezimierende Filter weitergereicht, bis es beim letzten dezimierenden Filter FN-1 angelangt ist.In a second embodiment of the filter cascade according to the invention with reinitialization in 10 the reinitialization signal R is generated without delay by a unit for the higher-level sequence control EAS starting from the sampled input signal x decimation filter (k) = x FIR (k) of the decimating filter cascade and fed to the first decimating filter F 0 for resetting all delay stages. This first decimating filter F 0 passes the Reinitialisierungssignal R directly - only by the hardware-related delay time - to the second decimating filter F 1 for resetting its delay stages on. In this way, the reinitialization signal R is passed from each upstream decimating filter to the respective subsequent decimating filter until it has arrived at the last decimating filter F N-1 .

Die bisher dargestellte Reinitialisierung der Filterzustände des nicht dezimierenden Filters und des Polyphasendezimators kann alternativ auch auf eine Reinitialisierung einzig der Filterzustände des Polyphasendezimators beschränkt werden. Die Signalwerte am Ausgang der Filter in der Phase des Einschwingvorgangs sind bei einer derartigen Reinitialisierung zwar unterschiedlich zu den Signalwerten am Ausgang der Filter in der Phase des Einschwingvorgangs bei der beschriebenen Reinitialisierung, die Einschwingzeit ist aber in beiden Fällen äquivalent minimal.The reinitialization of the filter states of the non-decimating filter and of the polyphase decimator shown hitherto can alternatively also be based on a reinitialization of only the filter states of the polyphase decimators be limited. Although the signal values at the output of the filters in the phase of the transient process are different from the signal values at the output of the filters in the phase of the transient during the reinitialization described in such Reinitialisierung, the settling time is equivalent in both cases equivalent minimal.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere sind außer der in 6 dargestellten Filterstruktur auch andere Filterstrukturen einer dezimierenden Filterkaskade von der Erfindung abgedeckt. Liegen variabel programmierbare Filterlängen der einzelnen dezimierenden Filter vor, so ist eine frei programmierbare Berechnung der einzelnen Polyphasenkomponenten von der Erfindung ebenfalls abgedeckt.The invention is not limited to the illustrated embodiments. In particular, except in 6 filter structure shown, other filter structures of a decimating filter cascade covered by the invention. If there are variably programmable filter lengths of the individual decimating filters, a freely programmable calculation of the individual polyphase components is likewise covered by the invention.

Claims (10)

Filterkaskade mit mindestens einem Filterpfad (FP1; FP2) bestehend aus jeweils mindestens einem dezimierenden Filter (F0, F1, F2,..., FN-1), wobei der Eingang (E) der Filterkaskade von einem abgetasteten Eingangssignal (x0(k0)) mit mehreren durch mindestens einen ungültigen Abtastwert voneinander getrennten gültigen Signalabschnitten beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedes dezimierende Filter (F0, F1, F2,..., Fn-1) jeweils zu Beginn eines gültigen Signalabschnitts reinitialisiert wird und anschließend nach einer minimalen Anzahl von Abtastwerten des am Eingang (E) der Filterkaskade anliegenden Eingangssignals (x0(k0)) jeweils am Filterausgang (A0, A1, A2,..., AN-1) einen eingeschwungenen Abtastwert erzeugt, wobei die minimale Anzahl von Abtastwerten der um den Faktor 1 reduzierten Filterlänge L ~ des jeweiligen Filterpfads (FP1; FP2) entspricht.Filter cascade with at least one filter path (FP 1 , FP 2 ) each consisting of at least one decimating filter (F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 ), wherein the input (E) of the filter cascade of a sampled Input signal (x 0 (k 0 )) is applied to a plurality of valid signal sections separated by at least one invalid sample, characterized in that each decimating filter (F 0 , F 1 , F 2 , ..., F n-1 ) respectively is reinitialized at the beginning of a valid signal section and then after a minimum number of sampling values of the input signal (x 0 (k 0 )) present at the input (E) of the filter cascade at the filter output (A 0 , A 1 , A 2 ,. A N-1 ) generates a steady-state sample, the minimum number of samples corresponding to the filter length L ~ of the respective filter path (FP 1 , FP 2 ) reduced by the factor 1. Filterkaskade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes dezimierende Filter (F0, F1, F2,..., FN-1) über ein zugehöriges Steuersignal von einer übergeordneten Einheit zur Ablaufsteuerung (EAS) zu Beginn eines neuen gültigen Signalabschnitts reinitialisiert wird.Filter cascade according to Claim 1, characterized in that each decimating filter (F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 ) via an associated control signal from a higher-level control unit (EAS) at the beginning of a new valid signal section is reinitialized. Filterkaskade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes dezimierende Filter (F1, F2,..., FN-1) von seinem vorgelagerten dezimierenden Filter (F0, F1, F2,..., FN-2) über ein Steuersignal nach dessen Reinitialisierung zu Beginn eines neuen gültigen Signalabschnitts reinitialisiert wird.Filter cascade according to Claim 1, characterized in that each decimating filter (F 1 , F 2 , ..., F N-1 ) is separated from its upstream decimating filter (F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-). 2 ) is reinitialized via a control signal after its reinitialization at the beginning of a new valid signal section. Filterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Reinitialisierung jedes dezimierenden Filters (F0, F1, F2,..., FN-1) die Erzeugung des ersten Abtastwertes am jeweiligen Filterausgang (A0, A1, A2,..., AN-1) unverzögert erfolgt.Filter cascade according to one of Claims 1 to 3, characterized in that, after reinitialization of each decimating filter (F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 ), the generation of the first sample at the respective filter output (A 0 , A 1 , A 2 , ..., A N-1 ) is instantaneous. Filterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige dezimierende Filter (F0, F1, F2,..., FN-1) aus einem nicht dezimierenden Filter (NDF) in Serie zu einem Polyphasendezimator (PPD) besteht.Filter cascade according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the respective decimating filter (F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 ) consists of a non-decimating filter (NDF) in series with a polyphase decimator ( PPD). Filterkaskade nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht dezimierende Filter (NDF) ein Finite-Impulse-Response-Filter, ein Infinite-Impulse-Response-Filter oder ein Cascaded-Integrator-Comb-Filter ist.Filter cascade according to claim 5, characterized in that that this non decimating filters (NDF), a finite impulse response filter, an infinite impulse response filter or a cascaded integrator comb filter is. Filterkaskade nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinitialisierung des jeweiligen dezimierenden Filters (F0, F1, F2,..., FN-1) die einzelnen Verzögerungsstufen des Polyphasendezimators und gleichzeitig des Finite-Impulse-Response-Filters, des Infinite-Impulse-Response-Filter oder des Cascaded-Integrator-Comb-Filter zurücksetzt.Filter cascade according to Claim 5 or 6, characterized in that the reinitialization of the respective decimating filter (F 0 , F 1 , F 2 , ..., F N-1 ) the individual delay stages of the polyphase decimator and simultaneously the finite impulse response Filters, the Infinite Impulse Response Filter or the Cascaded Integrator Comb Filter. Filterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterlänge L ~ des Filterpfades (FP1; FP2) aus den zu den zwischen einem Eingang (E) und einem Ausgang (A1; A2) des Filterpfads (FP1; FP2) seriell geschalteten dezimierenden Filtern (F0, F1, F2,..., FN-1) jeweils gehörigen Filterlängen Lμ gemäß folgender Formel bestimmt ist:
Figure 00220001
wobei Rξ der Dezimationsfaktor des ξ-ten Polyphasendezimators ab dem Eingang des Filterpfads (FP1; FP2) ist.
Filter cascade according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the filter length L ~ of the filter path (FP 1 , FP 2 ) is determined by the filter length between the one input (E) and an output (A 1 ; A 2 ) of the filter path (FP 1; FP 2) serially connected decimating filters (F 0, F 1, F 2, ..., F N-1) μ L filter lengths each corresponding determined according to the following formula:
Figure 00220001
where R ξ is the decimation factor of the ξ-th polyphase decimator from the input of the filter path (FP 1 , FP 2 ).
Filterkaskade nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyphasenkomponente pv des v-ten Polyphasendezimators eines Filterpfades (FP1; FP2) so eingestellt ist, daß der v-te Polyphasendezimator am Ausgang (Av) des v-ten dezimierenden Filters (Fv) nach der minimalen Anzahl von Abtastwerten des am Eingang (E) der Filterkaskade anliegenden Eingangssignals (y0 (k0)) einen eingeschwungenen Abtastwert erzeugt.Filter cascade according to Claim 8, characterized in that the polyphase component p v of the vth Polyphase decimator of a filter path (FP 1 , FP 2 ) is set so that the vth polyphase decimator at the output (A v ) of the vth decimating filter (F v ) after the minimum number of samples at the input (E) of the filter cascade applied input signal (y 0 (k 0 )) generates a steady-state sample. Filterkaskade nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyphasenkomponente pv des v-ten Polyphasendezimators eines Filterpfades (FP1; FP2) iterativ aus der Polyphasenkomponente pμ des μ-ten Polyphasendezimators ab dem Eingang (E) des Filterpfads (FP1; FP2) gemäß folgender Formel bestimmt wird:
Figure 00230001
wobei Rξ der Dezimationsfaktor des ξ-ten Polyphasendezimators ab dem Eingang des Filterpfads (FP1; FP2) ist, L ~ die Filterlänge eines Filterpfads ist und MOD{·} die Modulo-Funktion ist.
Filter cascade according to Claim 9, characterized in that the polyphase component p v of the vth polyphase decimator of a filter path (FP 1 ; FP 2 ) iteratively consists of the polyphase component p μ of the μ th polyphase decimator from the input (E) of the filter path (FP 1 ; FP 2 ) is determined according to the following formula:
Figure 00230001
where R ξ is the decimation factor of the ξ-th polyphase decimator from the input of the filter path (FP 1 , FP 2 ), L ~ is the filter length of a filter path and MOD {·} is the modulo function.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107250817A (en) * 2015-03-04 2017-10-13 三菱电机株式会社 Phase frequency detection means

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4398262A (en) * 1981-12-22 1983-08-09 Motorola, Inc. Time multiplexed n-ordered digital filter
US6023717A (en) * 1996-10-30 2000-02-08 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for polyphase digital filtering in a mobile telephone
EP1372264A2 (en) * 2002-03-27 2003-12-17 Broadcom Corporation Low power decimation system and method of deriving same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4835723A (en) * 1987-04-03 1989-05-30 Tektronix, Inc. Phase coordinated multistage digital filter
US5068813A (en) * 1989-11-07 1991-11-26 Mts Systems Corporation Phased digital filtering in multichannel environment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4398262A (en) * 1981-12-22 1983-08-09 Motorola, Inc. Time multiplexed n-ordered digital filter
US6023717A (en) * 1996-10-30 2000-02-08 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for polyphase digital filtering in a mobile telephone
EP1372264A2 (en) * 2002-03-27 2003-12-17 Broadcom Corporation Low power decimation system and method of deriving same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FLIEGE,Norbert: Multiraten-Signalverarbeitung.Theorie und Anwendungen. B.G.Teubner-Verlag,Stuttgart,1993,S.12-31,114-123 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107250817A (en) * 2015-03-04 2017-10-13 三菱电机株式会社 Phase frequency detection means

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